x線診斷技術(shù)的新進(jìn)展

x線診斷技術(shù)的新進(jìn)展

ct是“x-raycompositiontime”的英文名稱，即計算機(jī)x-ligh-fid-攝影。這是現(xiàn)代飛速發(fā)展的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與x射線攝影技術(shù)的結(jié)合。CT于1972年由英國物理學(xué)家研制成功,這是X線在放射學(xué)中的一大革命。目前CT檢查已成為醫(yī)學(xué)診斷中不可缺少的設(shè)備。CT是從X線機(jī)發(fā)展而來的,但其分辨率和定性診斷準(zhǔn)確率大大高于一般X線機(jī),從而開闊了X線檢查的適應(yīng)范圍。CT是用X線束對人體的某一部分按一定厚度的層面進(jìn)行掃描,當(dāng)X線射向人體組織時,部分射線被組織吸收,部分射線穿過人體被檢測器官接收,產(chǎn)生信號。因為人體各種組織的疏密程度不同,X線的穿透能力不同,所以檢測器接收到的射線就有了差異。將所接收的這種有差異的射線信號,轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息后由計算機(jī)進(jìn)行處理,輸出到顯示的熒光屏上顯示出圖像,這種圖像被稱為橫斷面圖像。CT的特點是操作簡便,對病人來說無痛苦,其密度、分辨率高,可以觀察到人體內(nèi)非常小的病變。CT使用的X線探測系統(tǒng)比傳統(tǒng)X線攝影膠片敏感,是利用計算機(jī)處理探測器所得到的資料,它能區(qū)別差異極小的X線吸收值。CT能區(qū)分的密度范圍多達(dá)2000級以上,而傳統(tǒng)X線片大約只能區(qū)分20級密度。這種密度分辨率,不僅能區(qū)分脂肪與其他軟組織,也能分辨軟組織的密度等級。CT直接顯示X線平片無法顯示的器官和病變,它在發(fā)現(xiàn)病變、確定病變的相對空間位置、大小、數(shù)目方面非常敏感而可靠,具有特殊的價值,這種革命性技術(shù)顯著地改變了許多疾病的診斷方式。常規(guī)CT發(fā)展了20余年,經(jīng)歷了從第一代到第四代的發(fā)展,掃描時間從數(shù)分鐘減少至1s~2s,工作周期時間也縮短到10s以下,不過主要結(jié)構(gòu)并沒有根本性的變化。但九十年代初期采用的滑環(huán)技術(shù)使CT上了一個很大的臺階,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計出了螺旋CT。螺旋CT是自CT發(fā)明以來關(guān)鍵技術(shù)上的又一次重大突破,同時將醫(yī)學(xué)診斷推上了一個新的水平。螺旋CT的掃描原理就是在連續(xù)掃描的同時,患者隨掃描床勻速運(yùn)動,而X線管球和探測器組則相當(dāng)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子一樣,不停地圍繞患者的“病灶區(qū)”作快速連續(xù)360°旋轉(zhuǎn),同時探測器組連續(xù)采集數(shù)據(jù),如此掃描若干周后,其結(jié)果是球管相對患者“病灶區(qū)”體表的掃描軌跡是一螺旋形曲線,可以一次收集到掃描范圍內(nèi)全部容積的數(shù)據(jù),故稱為螺旋容積掃描CT(HelicaSpiralVolumetricScanningCT)。螺旋CT掃描的關(guān)鍵之處就是采用了滑環(huán)技術(shù)。傳統(tǒng)的CT掃描機(jī)X線球管依賴高壓電纜供電,為避免球管旋轉(zhuǎn)中使電纜絞繞,球管旋轉(zhuǎn)曝光到一定角度后即需做反方向旋轉(zhuǎn)回位,使X線掃描呈間斷曝光,阻礙了探測器組的持續(xù)旋轉(zhuǎn),使得掃描無法連續(xù)進(jìn)行,明顯地影響了掃描速度。滑環(huán)技術(shù)的發(fā)展,解決了上述電纜連接的缺點。該技術(shù)是指CT中的轉(zhuǎn)動部分和固定部分間的聯(lián)結(jié)采用炭刷—滑環(huán)接觸的聯(lián)結(jié)方式?；h(huán)是一個圓形寬帶狀封閉銅環(huán),一面與探測器、控制電路及檢測電路相連接并固定于機(jī)架的旋轉(zhuǎn)部分。另一面則通過許多滑道與一組固定的碳刷頭緊密接觸,每個碳刷頭對應(yīng)一個滑道,掃描時,滑環(huán)與機(jī)架高速同步旋轉(zhuǎn),這類似于電機(jī)的結(jié)構(gòu)。X管和探測器相當(dāng)于電機(jī)的轉(zhuǎn)子,滑環(huán)系統(tǒng)相當(dāng)于碳刷和集電環(huán)。由于像這樣電源和數(shù)據(jù)的傳遞不是通過電纜而是通過封閉的滑動的銅環(huán)來連接的,所以掃描系統(tǒng)可以保持連續(xù)旋轉(zhuǎn),從而消除了傳統(tǒng)CT掃描機(jī)的加速減速和回位的過程,完成360°掃描僅需0.7s~1s,令患者屏氣一次即可完成胸部或腹部掃描,大大提高了掃描速度,減少了運(yùn)動偽影,并使掃描獲取的信息更加廣泛。螺旋CT的主要技術(shù)特點:(1)掃描技術(shù):螺旋CT的掃描參數(shù),如kV,mA,層面厚度等的選擇與常規(guī)CT一致,不同的是增加了進(jìn)床速度和所需重建圖像的間隔的選擇。掃描系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度固定為每秒一周,床速度和層厚的比值即螺距(picth),一般情況下螺距選用1,也就是進(jìn)床速度等于層厚,但也可以在0.1~2范圍內(nèi)選擇。一次掃描的范圍決定于掃描時間和進(jìn)床速度,而一次螺旋掃描最長時間決定于所用的mA數(shù),在掃描層厚一定的情況下,pitch越小,床面移動速度愈慢,切層愈薄,則圖像質(zhì)量愈好,但當(dāng)掃描范圍確定時,若床速過慢,必然延長掃描時間,則需考慮病人的一次屏氣能力和機(jī)器本身的性能,否則患者將無法很好地配合掃描。pitch越大,床面移動愈快,切層愈厚,則總的掃描時間愈短,圖像質(zhì)量下降,從而降低病灶的檢出率。因此,pitch,層厚,掃描時間三者必須很好地選擇于最佳配合點。(2)圖像重建技術(shù):由于掃描床的連續(xù)等速移動導(dǎo)致每一周掃描的起點和終點不在同一平面上,如果將掃描數(shù)據(jù)直接重建圖像,就會產(chǎn)生運(yùn)動性偽影和層面的錯位,所以需要在所采集的原始數(shù)據(jù)的相鄰點內(nèi)用線性內(nèi)插法進(jìn)行校正,然后再進(jìn)行圖像重建。線性內(nèi)插法有兩種:360°線性內(nèi)插法和180°線性內(nèi)插法,360°線性內(nèi)插法與常規(guī)CT比較,其噪聲降低了17%~18%,但使層面敏感度側(cè)視曲線SSP增寬,降低了縱向分辨率,而180°內(nèi)插法的噪聲則比常規(guī)CT增加了12%~29%,但其縱向分辨率要高于360°線性內(nèi)插法,所以一般我們都使用180°內(nèi)插法。螺旋CT圖像的重建數(shù)據(jù)雖然要比實際掃描數(shù)據(jù)少,降低了圖像的分辨率,特別是z軸分辨率,但因為圖像的連續(xù)性增加了,螺旋CT重建圖像的質(zhì)量仍比普通CT的高得多。近年來,CT的又一個重要發(fā)展是多層螺旋CT的推出。多年前,Elscint公司首先推出雙層螺旋CT掃描技術(shù),球管旋轉(zhuǎn)1圈可獲2個層面圖像。此后,1999年4層采集、2000年8層采集設(shè)備相繼問世,2001年又推出了16層采集的螺旋CT,之后CT又發(fā)展至32層乃至目前的64層。多層螺旋CT,球管旋轉(zhuǎn)1圈可獲得多個層面的圖像。其優(yōu)點為:掃描速度更快;空間分辨率更高;X線管損耗小;采集信息量大;節(jié)省對比劑用量;減少病人輻射劑量;可任意組合層面的厚度,有眾多非常快的后處理功能,使其在臨床的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。多層螺旋CT機(jī)的主要核心技術(shù)是使用了多排探測器及高功率的球管和更先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。目前多層螺旋CT探測器的材料多為稀土陶瓷,其穩(wěn)定性好,光輸出率高,余輝短暫,X線利用率高。由于層厚設(shè)定依賴于每列探測器的寬度,對稱探測器的寬度均等可使層厚的組合靈活方便,所以探測器的設(shè)計已趨向于對稱型和對稱混合型。CT掃描時不用準(zhǔn)直厚度的扇形線束,而改用可調(diào)節(jié)寬度的錐形線束,根據(jù)擬采集的層厚,選擇錐形線束的寬度來激發(fā)不同列數(shù)目的探測器,從而實現(xiàn)一次采集可同時獲得多層圖像。另一個不同機(jī)制是層厚不是直接由X線束厚度決定,而是由各列被激發(fā)探測器采集的信息不同組合決定。探測器設(shè)計規(guī)格,主要區(qū)別在于寬度和列數(shù)不同,進(jìn)而決定掃描最薄層厚、最短采集時間等參數(shù)。目前推出的CT可采集的最薄層厚為0.5mm,可在體素的各個方向上都保持均勻一致,達(dá)到同向等性,保證三維重建圖像的精確性和無畸變;0.35s掃描速度是多向掃描